论住宅楼板全部采用双层双向配筋的必要性和可行性

2021-11-05周长标

建筑施工 2021年7期

周长标

深圳市建筑工程质量安全监督总站广东深圳 518030

住宅工程的楼板开裂问题较为普遍，其中一个主要原因是楼板面筋不连续设置，造成钢筋网的自我支撑能力较差，负弯矩钢筋在施工荷载作用下容易失位错乱，继而导致楼板开裂。楼板双层双向连续配筋可大大改善钢筋的绑扎质量，有效降低楼板开裂的风险。阻碍楼板双层双向连续配筋的最大障碍是钢筋用量和工程造价的增加。本文通过详细计算，给出各类典型楼板双层双向连续配筋后的钢筋增量及造价增加情况，意图破解楼板配筋问题，减少楼板开裂[1-3]。

1 各类工程楼板配筋情况简述

楼板按受力方式分为单向板和双向板，但工程中纯粹的单向板相对比较少，大多按双向板处理。底层配筋为双向通长，但面层配筋根据不同受力需要，有的是双向通长，有的是负弯矩区域外（楼板上层跨中区域）不配面筋，即非双层双向连续配筋。各种楼板配筋的主要应用情况如下：

1）大型公共建筑，如写字楼、购物中心、文化中心、医院、学校、养老院等，因抗震等级较高或者跨度较大、荷载较大，楼板基本都是双层双向配筋。

2）工业厂房因其跨度或荷载较大，楼板基本也是双层双向配筋。

3）配建的地下室因跨度较大或者采用大板结构、无梁楼盖等，也是双层双向配筋。

4）住宅、公寓、宿舍等建筑物的标准层，因跨度一般不大，荷载也较小，为节约造价，是负弯矩区域外不配面筋楼板的主要应用区域，但也不是整层楼板都是负弯矩区域外不配面筋，这样的楼板比例在高层建筑中占楼层面积的30%～40%，在低层和多层建筑中占楼层面积的50%～60%。

2 非双层双向连续配筋楼板的质量通病

负弯矩区域外不配面筋的楼板，钢筋直径往往不大，且不是通长配筋，因此钢筋网的自我支撑能力较差。在钢筋绑扎或浇筑混凝土时，工人的踩踏对钢筋绑扎质量的破坏非常严重，负弯矩钢筋失位（图1）后，计算高度被减小，承载力大大降低，楼板挠度加大导致底面开裂（图2），这是造成楼板开裂的一个主要原因。

图1 负弯矩钢筋失位错乱

图2 楼板开裂情况

负弯矩钢筋被踩下沉，计算高度减小，将直接导致楼板负弯矩承载力降低，跨中正弯矩增加，超过正常使用极限状态时将出现裂缝。

另外，因面层钢筋在负弯矩区域外是缺失的，楼板中的预埋管线对楼板厚度的削弱得不到钢筋的补强，且缺少上层钢筋的有效固定，浇筑时极易上浮至楼板表面，导致楼板开裂。而采用这种配筋方式的工程多为住宅楼、公寓楼等，使用者对楼板开裂也是比较敏感的，因此，应该引起足够的重视。

3 对住宅楼板配筋的建议

负弯矩区域外不配面筋是导致楼板开裂的最主要因素之一，将负弯矩钢筋拉通形成双层双向配筋可大大提高钢筋网的自我支撑能力和抵抗施工踩踏破坏的能力，减少预埋管线对楼板承载力和耐久性的影响，有效避免楼板开裂或大大降低楼板开裂的程度。

而阻碍楼板全部采用双层双向配筋的因素只有一个，那就是造价的增加。的确，纯粹从结构受力的角度出发，楼板负弯矩区域外不配面筋是可以的，然而目前建筑施工的精细化程度与受力计算的理想工况之间还存在不小的差距，这个差距的大小不应该直接投影在楼板开裂的程度上。在现有施工条件下，在可接受的造价增加的前提下，积极推广住宅楼板全部采用双层双向配筋，减小楼板开裂的风险，是建设、施工、监理、设计、主管部门以及全社会的期待。

4 住宅楼板全部双层双向配筋对造价的影响

将负弯矩钢筋拉通形成双层双向配筋会增加楼板钢筋用量（图3），进而增加工程造价，造价增加的影响情况可从以下几点进行分析。

图3 钢筋增加量计算简图

4.1 影响范围

如前文所述，负弯矩区域外不配面筋的楼板主要集中在住宅、公寓、宿舍等建筑物中，对写字楼、购物中心、文化中心、医院、学校、养老院等大型公共建筑，工业厂房及地下室等几乎没有影响。

4.2 影响程度

以高层住宅楼为例，负弯矩区域外不配面筋的楼板主要是厅和房间等较大开间的楼板，公共区域的电梯厅和过道，户内的厨房、卫生间、阳台、过道等楼板设计时已采用双层双向配筋。厅和房间约占套内面积的50%，高层住宅按80%的套内面积比计算，负弯矩区域外不配面筋的楼板约占整个楼板面积的50%×80%＝40%，这是按整块楼板计算的比例。单在这块楼板内，设计时负弯矩钢筋已经布设在板周围1/4跨度的范围内了，改成双层双向时，只需要计算板中间范围（50%×50%＝25%）面积的面筋及对原来负弯矩区构造钢筋替代的增加量即可。那么增加的钢筋铺设面积约占整个楼板钢筋铺设面积的比例为：40%×25%×50%＝5%（底筋面筋分别计算铺设面积）。假设楼板底筋与面筋同规格同间距，那么增加的钢筋用量约占增加前楼板钢筋用量的比例为：0.05÷0.95＝0.052 6，即5.26%。再考虑到对原来负弯矩区构造钢筋替代的增加量，总共增加量约为增加前楼板钢筋用量的10%。

4.3 造价具体增加值

以住宅楼普通楼板钢筋规格φ8 mm、间距150 mm，一个单元标准层面积500 m2为例，每增加1 m2钢筋铺设面积，增加的钢筋用量为0.395×（7＋7）＝5.53 kg，再加上对原来负弯矩区构造钢筋替代的增加量（构造钢筋按φ6 mm@250 mm考虑），共计5.53＋（7×0.395－4×0.222）×3＝11.16 kg。钢筋购买制作安装按5 000元/t计算，造价约5×11.16＝55.8元，分摊到整个标准层，得每增加1 m2钢筋铺设面积增加的造价为55.8×0.1＝5.58元，则一个标准层增加的造价为5.58×500＝2 790元，总高按30层计算，整栋楼增加的造价约为2 790×30＝83 700元。其他常用规格列表计算如表1所示。

表1 楼板常用钢筋增加量计算

5 结语

综上所述，负弯矩区域外不配面筋是导致楼板开裂的最主要因素之一，将负弯矩钢筋拉通形成双层双向配筋可大幅提高楼板钢筋施工质量，有效降低楼板开裂的风险，且便于施工，唯一的弊端就是增加钢筋用量，提高工程造价。从前文的计算结果来看，住宅楼楼板如果全部采用双层双向配筋，平摊到标准层的钢筋增加量为1～2 kg/m²，相较于标准层总钢筋用量增加为2%～4%，标准层造价增加值为3～10元/m²，占土建造价的0.25%～0.50%，占深圳房价的0.01%～0.02%。由此可见，增加的造价微乎其微，不应该成为阻碍推行的因素。

造价的增加虽然有限，但也应该明确出处。施工单位虽有积极性，但用于主体工程的钢筋增加量往往想让建设单位承担；建设单位认为这是减少质量通病的措施费，设计又没出具正式变更，理应由施工单位承担；设计单位在建设单位限额设计合同的压力下也没什么积极性可言。虽然是条很好的措施，但在各方推诿中找不到突破口，因此，迫切需要行业协会和工程建设主管部门从整个社会的利益出发，形成规范性文件，加以推动。